JP4226469B2 - スマート・ポートドアを有するｓｍｉｆロードポートインターフェース - Google Patents

Description

本発明は、いわゆる「スマート（smart）」ポートドアを有する標準メカニカルインターフェース（standard mechanical interface：ＳＭＩＦ）ロードポート組立体に関し、より詳しくは、ポートドアの前面とロードポート組立体上にローディングされたポッドの前面との相対間隔をダイナミックに調節して、ポッドの前面のあらゆる不整合を補償できるポートドア位置補償組立体を有するＳＭＩＦロードポート組立体に関する。

特許文献１および２（下記特許文献１および２参照）には、ヒューレッド・パッカード社（Hewlett-Packard Company）により提案されたＳＭＩＦシステムが開示されている。ＳＭＩＦシステムの目的は、半導体ウェーハを半導体製造工程を通して保管しかつ搬送する間のウェーハ上の微粒子フラックスを低減することにある。この目的は、特に、保管および搬送の間に、ウェーハを包囲するガス状媒体（例えば空気または窒素）がウェーハに対して本質的に静止することを機械的に確保することにより、および周囲の環境からの微粒子が直接的ウェーハ環境に侵入しないことを確保することにより達成される。

ＳＭＩＦシステムは、モーション、ガス流方向および外部汚染物質に関して制御される微粒子の存在しない小空間を使用することにより、微粒子に対して清浄（クリーン）な環境を提供する。提案されている一システムの更なる詳細が、非特許文献１（下記非特許文献１参照）に開示されている。

上記形式のシステムは、０．０２ミクロン（μｍ）以下から２００μｍ以上の範囲の微粒子サイズに関連している。半導体デバイスの製造に用いられるジオメトリ（幾何学的形状）が小さいため、これらのサイズをもつ微粒子は半導体製造に大きい損傷を与える。今日進歩した一般的な半導体プロセスは、１／２μｍ以下のジオメトリを用いている。０．１μｍより大きいジオメトリをもつ好ましくない汚染微粒子は、０．５μｍジオメトリの半導体デバイスに実質的に干渉する。もちろん、半導体プロセスジオメトリの趨勢は益々小型化されており、今日の研究開発ラボでは０．１μｍ以下に近付いている。将来は、ジオメトリは一層小型化され、従って一層小さい汚染微粒子に関心がもたれるであろう。

ＳＭＩＦシステムは３つの主要構成要素、すなわち、（１）ウェーハカセットの保管および搬送に使用される最小体積の密封ポッドと、（２）カセットローディングポートおよびプロセスステーションのウェーハプロセスエリアを包囲する超清浄空気流が供給される超清浄空気空間であって、ポッド内部の環境および超清浄空気空間がミニチュアクリーン空間となるように構成された超清浄空気空間と、（３）ウェーハカセット内のウェーハが外部環境から汚染されないようにして、ウェーハカセットおよび／またはウェーハを密封ポッドからプロセス装置にローディングおよびンローディングする、ロードポートのようなロボット式搬送組立体とを有している。ＳＭＩＦシステムは、ウェーハがウェーハ・ファブ（wafer fab）を通って移動するときに、ウェーハの連続超清浄環境を形成する。

一般にＳＭＩＦポッドはポッドドアを有し、該ポッドドアはポッドシェルと組合わされて、密封環境（この中でウェーハが保管および搬送される）を形成する。いわゆる「底開（bottom opening）」ポッドが知られており、該底開ポッドでは、ポッドの底にポッドドアが水平に設けられており、ウェーハは、ポッドドアにより支持されたカセット内に支持される。また、前開型一体ポッド（front opening unified pods：ＦＯＵＰ）も知られており、該ポッドではポッドドアが垂直に配向されており、ウェーハは、ポッドシェル内に取付けられたカセット内に支持されるか、ポッドシェル内に取付けられた棚に支持される。前開型ポッドは、密封ポッド環境の一部として設けられた後面およびウェーハ・ファブの環境に曝される前面を備えたドアを有している。

図１は、ポッドドア２２を備えた従来技術による３００ｍｍ前開型ＳＭＩＦポッド２０を示す斜視図であり、ポッドドア２２はポッドシェル２４と組合わされて、１つ以上のワークを収容できる密封環境を形成する。図２は、従来技術による３００ｍｍロードポート組立体２３を示す斜視図であり、該組立体２３は、ポッド２０とプロセスツール２８（該プロセスツールにロードポート組立体２３が取付けられる）との間でウェーハを搬送する。ポッド２０とプロセスツール２８との間でワークを搬送するため、ポッドは、ロードポート組立体２３内でポッドドア２３の前面３１がポートドア２６の前面を向くようにして、ポッド前進板２５上に手動または自動によりローディングされる。
ポートドア２６の前面３０には１対のラッチキー３２が設けられ、該ラッチキー３２は、ポッドドア２２に取付けられたドアラッチング組立体の一対のスロット３３内に受入れられる。ラッチキー３２を受入れて該キーと協働できるポッドドア２２のドアラッチ組立体の一例が、特許文献３（下記特許文献３参照）に開示されている。該特許文献３は本件出願人の所有に係り、その全体を本願に援用する。ポッドドア２２をポートドア２６にラッチするには、垂直に配向されたラッチキー３２が同じく垂直に配向されたスロット３３内に受入れられるようにして、ポッドドア２２がポートドア２６に隣接して密封される。

ポッドシェル２４からのポッドドア２２の分離に加え、ラッチキー３２の回転によってもキーがこれらのそれぞれのスロット３３内にロックされ、かくしてポッドドア２２がポートドア２６の連結される。一般に２つのラッチキー３２およびスロット３３の対が設けられ、各対は構造的にも作動的にも互いに同一である。

ポッド前進板２５は、一般に、３つの対偶ピン２７または他の何らかの整合手段を有しており、これらの対偶ピン２７は、ポッド２０の底面の対応スロットと係合して、前進板２５およびロードポート組立体２３上で、ポッド２０の底面の固定／反復可能位置を定める。

図３に示すように、ポッド前進板２５は、ポッドをロードポートに向かって前進させかつロードポートから離れるように後退させるべく、直線移動可能に取付けられている。ポッド２０がポッド前進板２５上にあることが、ロードポート組立体２３内のセンサにより検出されると、ポッド２０は、ポッドドア２２の前面３１がポートドア２６の前面３０に接触するまで、ロードポート２３に向かって矢印Ａ−Ａの方向に前進される。微粒子を捕捉しかつポートドアのラッチキー３２がポッドドアのキースロット３３にぴったり嵌合することを確保するには、それぞれのドア２２、２６の前面３１、３０を互いに接触させることが望ましい。しかしながら、幾つかのプロセスツール製造業者は、ポッド２０が前進された後に、ポートドア２６を包囲するポート板と、ポッドシェル２４の前縁部でのポッドシェルフランジとの間に小さい空間が形成されることを要求する。この空間は、後述のようにポッドの前面の不整合による、ポート板とポッドの前面との可能性あるあらゆる接触も防止する。

ひとたびポッドドアとポートドアとが連結されると、ロードポート組立体２３内の水平／垂直リニアドライブが、ポッドドアおよびポートドアをプロセスツール２８に向けて一緒に移動させ、次にロードポートから離れる方向に移動させて、その後にウェーハがポッド２０の内部とプロセスツール２８の内部との間で搬送できるようにする。
ポッドの前進後のポッドドアとポートドアとの所望相対位置の如何にかかわらず、ポートドア２６上へのポッドドア２２の適正搬送を確保しかつ微粒子の発生を防止するには、前記相対位置決めを正確かつ反復可能に制御することが必要である。所望相対位置を確立するのに、従来のロードポート組立体システムは、対偶ピンがロードポート組立体２３上にポッド２０の既知の固定位置を確立し、これにより、ひとたび対偶ピン上に座合されると、ポッドはロードポートに向かって一定量だけ単に前進されて、それぞれのドアの前面を所望相対位置に配置するという事実に基いている。

しかしながら、従来の前開型ロードポート組立体２３は、システムが対偶ピンを用いてポッドの底面をロードポート組立体に整合させるものであるが、その欠点は、ポートドアへのポッドドアの適正位置決めの確立時にポッドの前面の整合がずれることである。この問題は、ロードポート組立体上に座合されるポッドの前面の実際の位置が、期待位置の前方または後方に約１ｍｍほど変化することである。この変化の原因として、ポッドおよび／またはポッドドアの歪みおよび公差、対偶ピンの位置の公差、およびロードポートのポートドアの位置の公差が考えられる。

ポッドドアの前面が、ポートドアから期待したよりも離れている場合には、ポッドを前進させたときに、ポートドアのラッチキーがポッドドアのキースロット内に適正に座合しないことがある。このため、ポッドドアカバーがラッチキーにより損傷を受け、微粒子が発生し、かつポッドドアを開くことができず、製造の停止および遅延を引起こすことがある。

米国特許第４，５３２，９７０号明細書 米国特許第４，５３４，３８９号明細書 Bonora等の「改善されたラッチ機構を備えたシール可能かつ搬送可能なコンテナ（Sealable Transportable Container Having Improved Latch Mechanism）」という名称の米国特許第４，９９５，４３０号明細書 Mihir ParikhおよびUlrich Kaempfの論文「ＳＭＩＦ：ＶＬＳＩ製造におけるウェーハカセット搬送技術（SMIF：A TECHNOLOGY FOR WAFER CASSETTE TRANSFER IN VLSI MANUFACTURING）」（Solid State Technology、１９８４年７月、第１１１〜１１５頁）

従って本発明の目的は、ポッドドアの前面とポートドアの前面とが接触または近接できるようにすることである。
本発明の他の目的は、ポートドアとポッドドアとの間隔の正確な制御を提供することにある。
本発明の他の目的は、ポッドドアをポートドアに連結する前に、ポッドドアの期待位置と実際位置とのあらゆる変化を補償することにある。
本発明の他の目的は、ポートドアキーがポッドドアスロット内に正確に座合しないことによりポッドドアに損傷を与える危険を低減させることにある。
本発明の他の目的は、ポッドがポートに向かって前進したときに、ポッドの部分とロードポート組立体との意図しない接触から微粒子が発生する危険性を低減させることにある。

本発明の他の目的は、ポートドアのキーがポッドドアのスロット内に正確に座合しないことによる製造停止時間を最短にすることにある。
本発明の更に別の目的は、プロセスツール内でのウェーハのプロセス後に、ポッドドアがポッドシェルに対してその正確な位置に戻ることができるようにすることにある。

上記および他の目的は、ポートドアの前面とロードポート組立体上にローディングされたポッドドアの前面との相対間隔をダイナミックに調節して、ポッドの前面のあらゆる不適正位置を補償できるポートドア位置補償組立体を有するＳＭＩＦロードポート組立体に関する本発明により達成される。

本発明の一実施例によれば、ドア位置補償組立体は、ポートドア内取付けられる後端部とポートドアの前面から突出する前端部とを備えたプランジャを有している。該プランジャは直線移動できるように取付けられ、プランジャの前端部に力が作用すると、ポートドア内に後退される。位置補償組立体はまた、プランジャの移動を検出できるセンサを有している。一実施例では、このセンサは、プランジャの後端部が取付けられた抵抗変化アクチュエータを備えたポテンショメータを有する抵抗検出回路で構成できる。ポッドがロードポート組立体のポッド前進板上にローディングされかつポートドアに向かって前進されると、ポッドドアの前面がプランジャの前端部に接触して、プランジャの少なくとも一部をポートドア内に後退させる。プランジャの後退により抵抗変化アクチュエータが作動されて、ポテンショメータの抵抗、従って可変抵抗検出回路を横切る電圧が変化される。

全システムのコントローラは、位置補償組立体の検出回路の電気的変化（電圧、抵抗または電流）を用いて、ポッドドアがポートドアに向かって前進している間またはポッドドアがその完全前進位置に到達した後に、閉ループサーボ制御およびポッドドアに対するポートドアの位置決めを行なう。システムのコントローラは、検出回路を通る電気的変化とプランジャの位置変化との関係を記憶している。またコントローラは、例えば、ポッドの前面とポートドアの前面とが互いに接触しているときに回路を横切る電圧の値を記憶している。位置補償組立体およびコントローラは、この記憶された関係および値を用いて、閉ループサーボ位置決め／制御システムにより、ポートドアおよび／またはポッドドアの最終停止位置を決定する。

一実施例では、ポッド前進板がポッドをその完全前進位置に移動させた後、コントローラは、抵抗検出回路を横切る電圧のサンプリング、サンプリングした電圧と所望最終電圧との差の決定、および最終所望電圧が得られるまでに閉ループサーボ制御ユニットを通るポートドアの位置の調節を行なう。コントローラおよび位置補償組立体はまた、ポートドアおよび／またはポッドドアの最終位置を決定しかつ調節して、他の制御アルゴリズムに従ってポッドドアとポートドアとの接触を得る。

本発明の他の実施例では、上記センサは、ポートドアを包囲するポート板に設けて、ポッドシェルの位置を検出する。ポッドシェルは、ポート板に近接するが、接触しないことが好ましい。ポート板内のセンサは、ポート板に対するポッドシェルの位置を検出し、次にこの情報を使用してポッドの位置を調節する。この調節がポートドアに対するポッドドアの位置を変化させるまで、ポートドアの位置は、両ドア間の適正な位置決めを確保すべく調節される。

以下、本発明を添付図面を参照して説明する。
図４〜図１１は、好ましい実施例では、ポッドがロードポート組立体上にローディングされた後の、ロードポート組立体のポートドア位置を調節するシステムを示すものであり、本発明をこれらの図面を参照して説明する。ロードポート組立体のポートドアを調節することにより、システムが、ロードポート組立体上でのポッドドアおよび／またはポッドシェルの前面のあらゆる不適正位置決めをダイナミックに補償することができる。本発明の好ましい実施例はＳＭＩＦポッドに関連して作動するが、本発明は、種々の前開型コンテナに関連しても作動できることを理解されたい。また本発明は、半導体ウェーハ、焦点板およびフラットパネルディスプレイを含む任意の種々のワークを搬送するコンテナに使用できる。本発明による構造は、適用可能なあらゆるＳＥＭＩ規格に従うことができる。

ここで図４の斜視図を参照すると、３００ｍｍ前開型ＳＭＩＦポッド２０とプロセスツール２８との間でワークを搬送するための３００ｍｍロードポート組立体１００が示されている。ポッド２０（図１）およびツール２８は、例えば本願明細書の背景技術の項目で説明したような既知の構造を有している。ロードポート組立体１００は、ロードポートを形成する中央開口１０６（該開口を通ってワークがポッドとプロセスツールとの間で搬送される）を備えたポート板１０２を有している。ポートドア１０４は、組立体１００にポッドが存在しないときに、ロードポート１０６内に嵌合されかつ該ロードポート１０６をシールする。ポートドア１０４は前面１０８を有し、該前面には、背景技術の項目で説明したポッド２０の１対のスロット３３内に受入れられる１対のラッチキーが設けられている。前述のように、ラッチキー１１０は、ポッドシェル２４からポッドドア２２を分離する機能およびポッドとポッドドアとを一体に連結する機能の両機能を有している。図示されていないが、ポートドア１０４内にはラッチキー１１０を作動させるモータが設けられている。ポートドア１０４は更に整合ピン１１２を有し、該整合ピン１１２は、ポッドドアの前面３１の対応孔内に係合する。

ロードポート組立体１００は更にポッド前進板１１４を有し、該ポッド前進板は、リニアドライブ（図示せず）を介して、ロードポート組立体１００の水平ベース１１８に対して直線移動可能に取付けられている。本願明細書の背景技術の項目で説明したように、ポッドがポッド前進板１１４上にローディングされると、ポッド前進板１１４は、ポッドをポートドアに向かって前進させる。ポッド前進板１１４には、対偶ピン１２０または他の何らかの整合手段を設けるのが好ましい。これらの対偶ピンはポッド２０の底面に設けられた対応スロットと係合して、ポッド前進板１１４およびロードポート組立体１００上でのポッド２０の底面の固定／反復可能位置を定める。ＳＭＩＦポッド２０がポッド前進板１１４上にローディングされたことを検出するためのポッドセンサ（図示せず）が更に設けられている。

ロードポート組立体１００は更に、ポッドセンサから適当な信号を受けたときにリニアドライブを作動させるコンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラのようなコントローラ（図示せず）を有している。このコントローラはまた、ポッド２０がそのローディング位置に前進されたときに、ポートドア内のモータを作動させてラッチキー１１０を駆動する。

ここで図４および図５に示すように、本発明の原理に従って、ロードポート組立体１００は更に、ロードポート組立体１００上でのポッドドア２２の前面のあらゆる不適正位置決めを調節するため、ロードポート内のポートドア位置の必要な調節を表示する位置補償組立体１２２を有している。位置補償組立体１２２はプランジャ１２４を有し、該プランジャ１２４は、ポートドア１０４内に取付けられた後端部１２８と、ポートドア１０４から突出している前端部１２６とを有している。図４には１つのこのようなプランジャ１２４が示されているが、より詳しく後述するように、ポートドア１０４には２つ以上のプランジャ１２４を設けることができる。プランジャ１２４は、ポートドア１０４を貫通して形成された開口を通って固定されたブシュ１２５によりポートドア１０４内で直線移動可能に取付けるのが好ましい。ポッド２０がポッド前進板１１４によりポートドア１０４に向かって前進されると、ポッドドア２２の前面３１がプランジャ１２４の前端部１２６に接触し、該プランジャ１２４を後方、すなわちポートドア１０４内に移動させる。プランジャ１２４はスプリング１２７によりその伸長位置に押圧されており、従って、プランジャ１２４の前端部１２６に力が作用していない場合には、プランジャ１２４は、ポートドア１０４の前面１０８から突出する完全伸長位置を占める。

好ましい実施例では、プランジャ１２４の前端部１２６に力が加えられていないとき、該前端部１２６は約１／８インチだけ伸長する。他の実施例では、この量を変えることができることは理解されよう。ポッドドア２２の前面３１がプランジャ１２４の前端部１２６に接触すると、スプリング１２７はプランジャ１２４の前端部１２６がポッドドア２２に接触している状態を維持し、ポッドドアとポートドアとの間隔は、プランジャ１２４がポートドア１０４の前面１０８から突出している距離により与えられる。

図４および図５に示すように、プランジャ１２４の後端部１２８は可変抵抗検出回路１３０のようなセンサに取付けられており、該センサは、より詳細に後述するように、プランジャ１２４およびコントローラと協働して、ポートドア１０４の前面１０８とポッドドア２２の前面３１との実際の間隔の閉ループサーボ検出を行なう。可変抵抗検出回路１３０は、プランジャ１２４の後端部１２８が取付けられる抵抗変化アクチュエータ１３２を備えた慣用設計のポテンショメータ１３４を有している。ポッドドア２２の前面３１とプランジャ１２４の前端部１２６とが接触すると、プランジャ１２４は抵抗変化アクチュエータ１３２を作動させて、可変抵抗器１３４の抵抗を変化させる。この抵抗変化により、可変抵抗検出回路１３０を通る電圧が変化する。より詳細に後述するように、コントローラはこの電圧変化を用いて閉ループサーボ制御およびポッドドア２２に対するポートドア１０４の位置決めを行なう。他の実施例では、プランジャ１２４は、プランジャ１２４の後部に取付けられるラックギヤと、ロータリポテンショメータに取付けられるスパーギヤとを介してロータリポテンショメータを作動させることができる。

図５に示すように、ポートドア１０４は、その後面（すなわち、ロードポート組立体１００の内部を向く面）が、慣用設計のドア取外し／戻し機構１３６に取付けられている。ポッド２０およびポートドア１０４がひとたび一体に連結されると、機構１３６がロードポートからドアを引出して、ワーク搬送のための経路を形成する。当業者ならば、連結されたポッドおよびポートドアは、他の既知の機械的構成によりポートから取外しできることは理解されよう。本発明の原理に従って、連結されたポッドおよびポートドアをロードポートから取外すことに加え、水平ドライブ１３８も、ポッドドア２２に連結する前に、位置補償組立体１２２およびコントローラにより表示されるように、ロードポート内のポートドア１０４の位置を調節する。水平ドライブ１３８のこの機能については、より詳細に後述する。

次に、図４〜図７Ｂを参照して、本発明の作動を説明する。最初に、ＳＭＩＦポッド２０が、手動または自動によりポッド前進板１１４上にローディングされる。ロードポート内のセンサが、前進板１１４上のポッド２２の存在を検出しかつ信号をツールコントローラおよび／またはファブ・ホスト（fab host）に伝送して前進板リニアドライブ１１６を付勢し、ポッド２０をポートに向かって前進させる。慣用システムでは、ポッド２０とポートドア１０４との最終間隔は、ロードポートのポートドア１０４の前面の既知のホーム位置とポッドドア２２の前面３１の期待位置とに基いて、ポッド前進板１１４を一定距離だけ前進させることにより確立されてきた。しかしながら、本発明によれば、ポートドアおよび／またはポッドドアの最終停止位置は、位置補償組立体１２２およびコントローラを含む閉ループサーボ位置決めシステムによりダイナミックに決定される。一般に、ポッドドア２２がポッド前進板１１４上でポートドア１０４に向かって前進されると、ポッドドア２２の前面３１がプランジャ１２４に接触し、この時点で、コントローラに接続された位置補償組立体１２２が、ロードポート組立体２３に対するポッドドア２２の正確な位置を識別できる。この識別から、ポートドアおよび／またはポッドドアの位置が調節されて、ロードポート組立体２３上のポッドドア２２の前面３１のあらゆる不適正な位置決めまたは歪みを補償する。

位置補償組立体１２２およびコントローラは、種々の制御アルゴリズムに従ってドア間隔を制御できる。第一実施例では、ポッド前進板１１４は、従来技術と同様に、ロードポートに向かって完全前進位置へと前進される。ポッド前進中の或る時点で、ポッドドア２２がプランジャ１２４に接触し、該プランジャをポートドア１０４内へと更に押し込む。プランジャ１２４が後退すると、プランジャ１２４の後端部１２８に取付けられた抵抗検出回路１３０を通る抵抗および電圧が変化する。この電気的変化とプランジャ１２４の位置の変化との正確な関係は、コントローラのメモリに記憶される。例えば一実施例では、コントローラは、プランジャ１２４の２０ミルの位置変化毎に、抵抗検出回路を通る電圧が１ボルト変化するようなリニア関係を記憶する。他の実施例ではこの関係を変えることができることは理解されよう。コントローラはまた、ポートドアの前面とポッドドアの前面とがこれらの所望間隔にあるときの、プランジャ１２４の位置に対応する検出回路を通る電圧を記憶する。他の実施例では、コントローラは、電圧の代わりに、プランジャ位置に対する抵抗、電流変化または他の電気的特性をマッピングできることは理解されよう。

ポッド前進板１１４がその完全前進位置で停止した後、コントローラが、抵抗検出回路１３０を通る電圧のサンプリングを行なう。ポートドア１０４は、測定電圧が所望電圧より高いか低いかによって、前方（すなわち、ポート板１０２から離れる方向）または後方（すなわち、プロセスツールに向かう方向）に移動される。ポートドア１０４の位置の調節は、水平ドライブ１３８により達成される。また、ポートドア１０４の位置は、ポッド前進板１１４およびポッドドア２２が前進している間にも調節できることは理解されよう。

例１
図６Ａおよび図６Ｂに示す第一例では、ポッドドア２２は、該ドア２２が完全に前進された後に、ポートドア１０４に対して面一（フラッシュ）になることが望まれる。この例では、ポッドドアとポートドアとの面一位置が、回路１３０を通る電圧に１ボルトの電圧を生じさせる（回路は、両ドアが面一位置にあるときに種々の電圧となるように較正できる）。この例の特定ポッドでは、図６Ａに示すように、ポッド、対偶ピンおよび／またはポッドドアの公差によりまたはポッドの歪みにより、ポッド前進板１１４が完全前進したときのポートドアとポッドドアとの間隔は期待間隔より大きく、回路１３０を通る２．５ボルトの電圧を発生させる。かくしてコントローラは、ポートドア１０４の位置を、回路１３０を通る１．５ボルトの電圧低下を生じさせる量だけ、ポッドドア２２に向かうように調節しなければならないことを決定する（この実施例では、ポテンショメータ１３４は、両ドアが接近すると回路１３０を通る電圧が低下しかつプランジャ１２４がポートドア内に更に押し込まれるように、プランジャ１２４に対して配置されている。プランジャ１２４に対するポテンショメータ１３４の位置は、両ドアが接近すると回路１３０を通る電圧が上昇するように反転させることができることは理解されよう）。プランジャ１２４の２０ミルの位置変化毎に１ボルト変化するという上記関係を考えると、両ドアの前面同士の最終所望間隔を達成するには、コントローラは、図６Ｂに示すように、ポートドア１０４をポッドドア２２に向かって３０ミル前進させる必要があることを決定する。

ポートドア１０４の位置は、ポッドドア２２の前面の不適正位置決めを補償すべく調節されるので、ポッドドアとポートドアとの間隔は回路１３０を通る電圧をモニタリングすることにより連続的にモニタされ、これにより、両ドア間の最終間隔の正確な閉ループサーボ制御が行なわれる。ひとたび所望間隔が達成されると、前述のように、ポッドドア２２およびポッドシェルが分離され、かつポッドドア２２とポートドア１０４とが連結される。

例２
次に、図７Ａおよび図７Ｂを参照して他の例を説明する。この例では、ポッドドアの前面とポートドアの前面との最終間隔は２０ミルであることが望まれ、この間隔は、この例では、抵抗検出回路を横切る２ボルトの電圧を生じさせる。この特定例ポッドでは、ポッド前進板１１４が完全に前進されたときのポートドアとポッドドアとの間隔は、図７Ａに示すように期待間隔より小さく、回路１３０を横切る１．２５ボルトの電圧を発生している。かくしてコントローラは、ポートドア１０４の位置を、回路１３０を通る０．７５ボルトの電圧上昇を生じさせる量だけ、ポッドドア２２から離れるように調節しなければならないことを決定する。プランジャ１２４の２０ミルの位置変化毎に１ボルト変化するという上記関係を考えると、両ドアの前面同士の最終所望間隔を達成するには、コントローラは、図７Ｂに示すように、ポートドア１０４をロードポート内に１５ミルだけ後退させる必要があることを決定する。この場合にも、両ドア間の最終間隔を正確に制御するための閉ループサーボ制御を行なうことができる。

上記プロセスは単なる例示であり、いかなる意味においても本発明を制限するものではないことを理解されたい。最終所望間隔、該最終所望間隔に対応する回路を通る電圧、および電圧変化とプランジャ位置との間隔は、他の実施例では全て変えることができる。
本発明による制御アルゴリズムの第二実施例では、ポッド前進板１１４は、ポッドドア１０４の前面３１がプランジャ１２４の前端部１２６に接触するまでポッド２０を前進させる。完全伸長位置では、プランジャ１２４はポートドア１０４の前面１０８を通って既知の距離だけ伸長する。かくして、プランジャ１２４とポッドドアとが最初に接触してプランジャを後方に移動させると、ポートドア１０４の前面１０８からのポッドドア２２の前面３１の正確な距離を知ることができる。同様に、ポッドドアおよび／またはポートドアを互いに近付くように前進させて、両ドアをこれらの最終所望並置停止位置に移動させる残余距離も知ることができる。

好ましい実施例では、ポッド前進板１１４は、該前進板がその完全前進位置に到達するまでポッド２０を前進させ続ける。ポッド２０が停止した後、ポートドア１０４は、ポッド２０がプランジャ１２４と最初に接触した後にどれだけ前進されたかに基いて、前方（すなわち、ポート板１０２から離れる方向）または後方（すなわち、プロセスツールに向かう方向）に移動され、両ドア間の最終所望間隔を達成する。ポートドア１０４の調節は水平ドライブ１３８により行なわれる。この場合も、ポートドア１０４の位置はポッドドア２２が前進されている間に間に調節できることを理解されたい。

上記コントローラアルゴリズムにおけるように、最初の接触後にポッド２０が前進される量は、抵抗検出回路１３０を通る電圧の変化およびこの電圧変化とプランジャ位置の変化との既知の関係により決定される。当業者ならば理解されようが、最初の接触後にポッド２０が前進される量は、例えばポッド前進板１１４を前進させるリニアドライブ１１６のエンコーダのような他の既知の機構またはスキームにより決定することもできる。

例３
次に、この別の制御アルゴリズムによる本発明の作動の一例を再び図６Ａおよび図６Ｂを参照して説明する。本発明の一実施例では、プランジャ１２４はその完全伸長位置においてポートドア１０４の前面から１００ミルだけ突出し、ポッドドア２２の最終位置はポートドア１０４と面一になることが望まれる。この例のポッドでは、ポッドドア２２の前面がプランジャ１２４の前端部と最初に接触した後、ポッド前進板１１４はその完全前進位置へと更に８０ミル前進する。従って、この例では、コントローラは、ポッド前進後のポッドドアとポートドアとの間隔は２０ミルであることを識別する。コントローラは、図６Ｂに示すように、ポートドア１０４をポッドドア２２に向かって更に２０ミルだけ前進させ、ポートドアとポッドドアとの間に最終所望間隔を達成する。ポートドア１０４の位置は、期待位置からのポッドドア２２の前面のあらゆる偏寄を補償するように調節されるとき、ポッドドアとポートドアとの間隔は、回路１３０を横切る電圧をモニタリングすることにより連続的にモニタされ、これにより最終ドア間隔の正確な閉ループサーボ制御を行なう。

ポッド前進板１１４がプランジャ１２４と最初に接触するその完全前進位置まで移動する距離は、これらの２つの位置の間で抵抗検出回路１３０を通る電圧の変化をモニタリングすることによりトラッキングされる。他の実施例では、例えば、ポッド前進板１１４の位置変化を常時正確に表示できるエンコーダをポッド前進板１１４のリニアドライブ１１６に設ける等の他の既知のトラッキング装置およびスキームを使用できる。

例４
再び図７Ａおよび図７Ｂを参照して他の例を説明すると、プランジャ１２４はポートドア１０４の前面から１２５ミル突出し、ポートドアの前面とポッドドアの前面との最終所望間隔は２５ミルである。この例のポッドでは、ポッドドア２２の前面とプランジャ１２４の前端部との最初の接触後に、ポッド前端部１１４はその完全前進位置まで更に１１０ミル前進する。従って、この例でのポッド前進後の間隔は１５ミルである。２５ミルの最終所望間隔を達成するため、コントローラは、ポートドア１０４をプロセスツールに向かって１０ミルだけ後退させる。この場合も、両ドア間の最終間隔を正確に制御するため、閉ループサーボ制御を設けることができる。

上記プロセスは単なる例示であり、いかなる意味においても本発明を制限するものではないことを理解されたい。ポートドア１０４の前方のプランジャ１２４の距離、最終所望間隔、およびポッド前進板１１４が前進する量は、他の実施例では全て変えることができる。
上記例で説明したように、好ましい実施例では、ポートドア１０４の位置は、ポッドドア２２がポッド前進板１１４上で完全に前進されかつ停止した後に矯正される。しかしながら、ポッドドア２２の実際の位置は、完全に前進したときにポッドドアがポートドアに接触するように構成できる。例えば、ポッドは、ポッド前進板１１４がその完全前進位置から依然として１４０ミル離れているときに、前面から１２５ミル突出しているプランジャ１２４と接触する。この場合、好ましい実施例では、コントローラは、ポッドドア２２の一部とポートドア１０４の一部とが接触することを防止するため、ポートドア１０４が停止する前にポートドア１０４を後方に移動させることが好ましい。

あるいはまた、他の実施例では、ポッドドア２２の前面とプランジャ１２４とが接触した後、ポッド前進板１１４がポッドをポートドア１０４に向かって前進させている間に、必要に応じてポートドア１０４が後方または前方に駆動されるように構成できる。このような実施例では、位置補償組立体１２２およびコントローラにより形成される閉ループサーボ制御は、両ドア間の間隔が小さくなるとき、ポッドドア２２とプランジャ１２４とが接触した後、両ドアが互いの所望相対位置で停止するまで、回路１３０を通る電圧に基づいてポートドア１０４の位置を連続的にモニタしかつ調節することができる。

更に別の実施例では、ポッドドア２２とプランジャ１２４とが最初に接触した後、ポッド前進板１１４がその完全前進位置に前進し、次にポートドア１０４の位置を調節する代わりに、コントローラがリニアドライブ１１６を介してポッド前進板１１４の前進を調節して、ポッド前進板１１４がポッドドアの前面とポートドアの前面とを所望の最終間隔で停止させるように構成できる。

更に別の実施例では、ポッドドア２２とプランジャ１２４とが最初に接触した後、コントローラが、ポッド前進板１１４の前進およびポートドア１１４の位置の両者を互いに組合せて制御しかつ調節して、ポートドアとポッドドアとの最終所望間隔を達成するように構成できることは理解されよう。この実施例では、ポートドア１０４の位置は、ポッドドア２２の前進中または前進後に、コントローラにより指示された位置に調節できる。

殆どのアプリケーションでは、ポッドドア２２の最終所望位置が、ポートドア１０４に対して面一になるであろう。この位置は、ポッドドアとポートドアとの間に低圧領域を確立でき、両ドアの連結および両ドア間の微粒子の捕捉が一層容易になる。適正なインターフェースのために両ドア間の低圧領域が必要になるこのような実施例では、本発明は、両ドア間の適正接触を確保する手段となる。

両ドアの接触が望まれる実施例で、ポッドドア２２が期待位置の前方に位置していて、ポッドが完全に前進される前に両ドア同士の接触が生じる場合には、本発明によるシステムは、２つの方法のうちのいずれかの方法によりこれに対処する。第一実施例では、ポッドドア２２は上記のように後方に移動され、ポッドドア２２の前方位置の補償を行なう。第二実施例では、前進板１１４は、両ドアが所望の接触を達成すると簡単に前進を停止する。

ポッドシェルも、ポッドドアおよびポートドアの位置決めに役割を演じる。完全前進位置では、ポッドシェル２４は、ポートを包囲するポート板１０２に接近（約１ｍｍ）するが接触はしない。かくして、ポッドが完全に伸長される前にポッドドア２２がポートドア１０４に接触する上記例では、ポッドシェルがポート板１０２から離れ過ぎてしまう。かくして、ポートドア１０４はロードポート１０６内に移動され、これによりポッドが完全に前進されると、ポッドドア２２はポートドア１０４に接触して横たわり、ポッドドアはポート板１０２に対して適正に位置決めされる。

ポッドシェル２４がポート板１０２に接近するときのポート板１０２とポッドシェル２４との間隔を検出しかつ制御するのに同じ原理を使用できることを理解されたい。このような実施例では、ポッドがポッド前進板上でロードポートに向かって前進するときにポッドシェルの外側リムと係合するように、図８に示すように、２つ以上のプランジャ１２４をポート板１０２から突出させることができる。ポッドドア２２がポートドア１０４に接触している場合で、ポッドシェルがポート板から離れ過ぎていることをポート板プランジャが検出しているときは、ポートドアおよびポッドドアは、前述のように、ポッドシェルとポート板との適正な間隔が確立されるまで後方に移動できる。また、ポッドがロードポートに向かって連続的に前進されるとポッドシェルとポート板との間に意図しない接触が生じ易くなることをポート板プランジャが検出した場合には、コントローラがポッドの前進を停止させて、ポッドシェルの一部とポート板の一部との潜在的に有害な接触を防止できる。

また、位置補償組立体が、ポッドドア２２をポッドシェル内のその矯正位置に戻すことができることも本発明の長所である。本発明による位置補償組立体を備えていない従来のシステムでは、ポッドドア２２の前面が期待位置から僅かに偏寄している場合に、ポートドア１０４のキーがポッドドア２２と適正に係合してポッドドア２２をポートドア１０４上に支持できるならば、ポッドシェル内のポッドドア２２の原位置が喪失される。いずれにせよ、従来のシステムでは、ポッドドア２２がポッドシェルに戻ると、ポッドラッチング機構はポッドドア２２の適正な再捕捉が不可能になるであろう。

この問題は、本発明によれば、ポートドア１０４および／またはポッドドア２２の位置を制御により調節して、ポッドドア２２の前面の実際の位置を補償することにより解決され、ポッドシェル内のポッドドア２２の原位置が喪失されることはない。従って、ワーク加工後にポッドドア２２がＳＭＩＦポッドに戻ったとき、ポートドア１０４はポッドドア２２を、該ポッドドアが捕捉される正確な位置に戻すことができる。
この時点までに、ポッドドア２２の前面の実際の位置は、ポッドドア２２の前面がプランジャ１２４の前端部に接触したときに、プランジャ１２４により機械的に検出されたことになる。しかしながら、他の実施例では、プランジャ１２４は、ポッドドア２２がポッド前進板１１４上にローディングされたときにポッドドア２２の実際の位置を検出するのに使用できる他のセンサで置換でき、および／またはポッドが前進したときにポッドドア２２の前面のあらゆる不適正位置決めがダイナミックに補償されることは理解されよう。このような他のセンサとして、ソナー、再帰反射センサおよび種々の他の近接センサがあるが、これらに限定されるものではない。

また、これまでは、抵抗検出回路１３０は、プランジャ１２４がポートドア１０４の前面から突出する距離を表示するセンサであると説明してきた。しかしながら、当業者ならば理解されようが、回路１３０の代わりに他のセンサの使用を考えることもできる。例えば、リニアエンコーダ、リニアトランスデューサまたはインダクタをポートドア１０４に取付けて、プランジャ１２４が前面から突出する距離を測定しかつこの情報をコントローラに送ることができる。プランジャ１２４および検出回路１３０により遂行される異なる機能は、他の実施例では既知の構造の単一センサにより遂行することもできる。

図４に示すように、本発明の好ましい実施例では、ポッドドア２２の前面の実際の位置を検出するための、単一プランジャ１２４がポートドア１０４の中央に設けられている。しかしながら、本発明の他の実施例では、位置検出組立体は、図９に示すように、ポートドア１０４を貫通して偏心して取付けられた単一プランジャ１２４で構成できる。或いは、位置補償組立体は、図１０に示すように、ポートドア１０４の周囲に間隔を隔てて配置されかつ該ポートドアの前面から突出する複数のプランジャ１２４で構成できる。種々の他の形態および種々の他の個数のプランジャを考え得ることは理解されよう。

図１１に示す更に別の実施例では、図１０に関連して説明した複数のプランジャは特に有効である。位置補償組立体は、この時点までに、ポートドアの平面的配向を変更することなく、単一方向（すなわち、ポートドアの面に垂直な方向）のポートドア１０４の位置を矯正している。しかしながら、ポッドドア２２の前面の平面の実際の位置はポートドア１０４の平面に対して平行ではない。従って、図１１に示す他の実施例では、ポッドドアに対するポートドアの相対間隔および平行度（planarity）の両方を調節することが考えられる。この方法では、両ドア間の間隔の制御に加え、位置補償組立体は、両ドアが平行平面内で停止することを確保する。

図１１において、平行度の調節を行なうには種々の形態が可能であるが、水平ドライブ１３８には第一枢動マウント１６４を介して１対の垂直支持体１６０が取付けられており、前記第一枢動マウント１６４は、これを通る垂直軸線の回りで垂直支持体を枢動させることを可能にする。ポートドア１０４がブラケット１６６（１つのブラケット１６６のみが示されている）に取付けられており、該ブラケット１６６は、第二枢動マウント１６８を介して垂直支持体に枢着されている。第二枢動マウント１６８は、該マウント１６８を通る水平軸線の回りでポートドア１０４を枢動させることができる。この実施例では、第一軸線方向調節ドライブ１７０が水平ドライブ１３８に取付けられており、ポートドア１０４を、第一枢動マウント１６４を通る垂直軸線の回りで枢動させることができる。ポートドア１０４は更に、一方の垂直支持体に取付けられた第二軸線方向調節ドライブ１７２を有し、該ドライブ１７２は、第二枢動マウント１６８を通る水平軸線の回りでポートドア１０４を枢動させることができる。ドライブ１７０、１７２は、電気的接続部（図示せず）を介してコントローラに接続されている。かくして、ポッドドア２２の前面の平面がポートドア１０４の平面に対して平行でないことが複数のプランジャにより表示されると、ポートドア１０４の平行度はポッドドア２２の平行度に調節される。これは、前述のように、間隔調節に加えて、水平ドライブにより行なわれる。

以上、本発明を詳細に説明したが、本発明は本願に開示した実施例に限定されるものではない。当業者ならば、本願に開示されかつ特許請求の範囲の記載により定められた本発明の精神または範囲から逸脱することなく種々の変更をなし得るであろう。

従来技術による３００ｍｍ前開型ＳＭＩＦポッドを示す斜視図である。 ポッドドアのそれぞれのスロット内に嵌合できる１対のラッチキーを備えた従来技術によるロードポート組立体を示す斜視図である。 ポッドドアがポートドアへと前進される前の従来技術によるポートドアと、ポッド前進板上に座合したポッドドアとを示す側面図である。 位置補償組立体の一部を示す本発明によるロードポート組立体の斜視図である。 本発明によるロードポート組立体のポートドア内の位置補償組立体を示す破断側面図である。 ポートドアがそのホーム位置にあり、ポートドアと前進されたポッドドアとが間隔を隔てているところを示す側面図である。 図６Ａのポートドアが、ポッドドアに向かって突出した補償位置にあるところを示す側面図である。 ポートドアがそのホーム位置にあり、ポッドがポートドアに向かって前進したところを示す側面図である。 図７Ａのポートドアが、ポッドドアから離れる方向に向かってロードポート内に突出した補償位置にあるところを示す側面図である。 本発明による他の形態の位置補償組立体を備えたロードポート組立体の図４と同様な斜視図である。 本発明による更に別の形態の位置補償組立体を備えたロードポート組立体の図４と同様な斜視図である。 本発明による更に別の形態の位置補償組立体を備えたロードポート組立体の図４と同様な斜視図である。 前後方向への移動に加えてポートドアの平行度を調節できる本発明の他の実施例を示す斜視図である。

符号の説明

２０ ＳＭＩＦポッド
２２ ポッドドア
２４ ポッドシェル
２８ プロセスツール
１００ ロードポート組立体
１０２ ポート板
１０４ ポートドア
１１０ ラッチキー
１１４ ポッド前進板
１２２ 位置補償組立体
１２４ プランジャ

Claims (7)

1. ポッドがポッド前進板上でポートに向かって前進された後に、ワークを、ロードポートを通して、ロードポート組立体上にローディングされたポッドとロードポート組立体が取付けられているプロセスツールとの間で搬送するための、前記ロードポート組立体上に取付けられた位置補償組立体であって、
   前記ロードポート組立体が前面を備えたポートドアを有し、前記ポッドがポッドドアおよびポッドシェルを有し、前記ポッドドアがポートドアの前方に対面する前面を備えており、
   前記ポッドがポッド前進板上で前記ポートドアに向かって前進し始めた後に、前記ポートドアの前面と前記ポッドドアの前面との間隔を検出するセンサシステムと、
   該センサシステムにより検出された前記間隔に基いて、前記ポートドアおよび前記ポッドドアの少なくとも一方の位置を調節する手段とを有することを特徴とする位置補償組立体。
2. 前記センサシステムは、ポッドがポートドアに向かって前進されたときに、前記間隔を検出することを特徴とする請求項１記載の位置補償組立体。
3. ポッドがポッド前進板上でポートに向かって前進された後に、ワークを、ロードポートを通して、ロードポート組立体上にローディングされたポッドとロードポート組立体が取付けられているプロセスツールとの間で搬送するための、前記ロードポート組立体上に取付けられた位置補償組立体であって、
   前記ロードポート組立体が前面を備えたポートドアを有し、前記ポッドがポッドドアおよびポッドシェルを有し、前記ポッドドアがポートドアの前方に対面する前面を備えており、
   前記ポッドがポッド前進板上で前記ポートドアに向かって前進し始めた後に、前記ポートドアの前面と前記ポッドドアの前面との間隔を検出するセンサシステムと、
   該センサシステムにより検出された前記間隔に基いて、前記ポートドアおよび前記ポッドドアの少なくとも一方の位置を調節するコントローラとを有することを特徴とする位置補償組立体。
4. 前記センサシステムは、ポッドがポートドアに向かって前進されたときに、前記間隔を検出することを特徴とする請求項３記載の位置補償組立体。
5. ポッドがポッド前進板上でポートに向かって前進された後に、ワークを、ロードポートを通して、ロードポート組立体上にローディングされたポッドとロードポート組立体が取付けられているプロセスツールとの間で搬送するための、ロードポート組立体上に取付けられた位置補償組立体であって、
   前記ロードポート組立体が前面を備えたポートドアを有し、前記ポッドがポッドドアおよびポッドシェルを有し、前記ポッドドアがポートドアの前方に対面する前面を備えており、
   前記ポートドア内に取付けられた第一部分と前記ポートドアの前面から突出できる第二部分とを備えたプランジャを有し、該プランジャは、該プランジャの第二部分と前記ポッドドアの前面とが接触すると、前記ポートドアの前面に対して垂直な方向に直線移動でき、
   前記ポートドアに対する前記プランジャの位置を検出するセンサと、
   該センサにより検出された前記プランジャの位置に基いて、前記ポートドアおよび前記ポッドドアの少なくとも一方の位置を調節するコントローラとを更に有することを特徴とする位置補償組立体。
6. 前記センサは抵抗検出回路を有することを特徴とする請求項５記載の位置補償組立体。
7. 前記抵抗検出回路は、プランジャと一緒に移動する抵抗変化アクチュエータを備えたポテンショメータを有することを特徴とする請求項６記載の位置補償組立体。

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